第2章 信息技术发展 2023年3月第4版

信息系统项目管理师 第4版 第二章 信息技术发展 信息技术与信息化、信息系统密不可分。信息技术是实现信息化的手段，是信息系统建设的基础。信息化的需求驱动信息技术高速发展，信息系统的广泛应用促进了信息技术的迭代创新。近年来，随着新一代信息技术的发展，信息及其相关的数据成为重要生产要素和战略资源、使得人们能更高效地进行资源优化配置，持续推动传统产业不断升级、社会劳动生产率的不断提升，从而带动全球信息化发展和数字化转型，新一代信息技术已成为世界各国投资和重点发展的战略性产业。

第2章 信息技术发展 2023年3月第4版

• 信息技术是在信息科学的基本原理和方法下，获取信息、处理信息、传输信息和使用信息的应用技术总称。从信息技术的发展过程来看，信息技术在传感器技术、通信技术和计算机技术的基础上，融合创新和持续发展，孕育和产生了物联网、云计算、大数据、区块链、人工智能刷虚拟现实等新一代信息技术，成为支撑当今经济活动和社会生活的基石，表着当今先进生产力的发展方向。 从宏观上讲，信息技术与信息化、信息系统密不可分。 信息技术是实现信息化的手段，是信息系统建设的基础。 信息化的需求驱动信息技术高速发展，信息系统的广泛应用促进了信息技术的迭代创新。 近年来，随着新一代信息技术的发展，信息及其相关的数据成为重要生产要素和战略资源、使得人们能更高效地进行资源优化配置，持续推动传统产业不断升级、社会劳动生产率的不断提升，从而带动全球信息化发展和数字化转型，新一代信息技术已成为世界各国投资和重点发展的战略性产业。
• 2.1 信息技术及其发展
  • 信息技术是以微电子学为基础的计算机技术和电信技术的结合而形成的，对声音的、图像的、文字的、数字的和各种传感信号的信息进行获取、加工、处理、存储、传播和使用的技术。按表现形态的不同，信息技术可分为硬技术(物化技术)与软技术(非物化技术)。前者指各种信息设备及其功能，如传感器、服务器、智能手机、通信卫星、笔记本电脑。后者指有关信息获取与处理的各种知识、方法与技能，如语言文字技术、数据统计分析技术、规划决策技术、计算机软件技术等。
  • 2.1.1 计算机软硬件
    • 计算机硬件(Computer Hardware)是指计算机系统中由电子、机械和光电元件等组成的各种物理装置的总称。这些物理装置按系统结构的要求构成一个有机整体，为计算机软件运行提供物质基础。 计算机软件(Computer Software)是指计算机系统中的程序及其文档，程序是计算任务的处理对象和处理规则的描述；文档是为了便于了解程序所需的阐明性资料。程序必须安装入机器内部才能工作，文档一般是给人看的，不一定安装入机器。
  • 2.1.2 计算机网络
    • 在计算机领域中，网络就是用物理链路将各个孤立的工作站或主机相连在一起，组成数据链路，从而达到资源共享和通信的目的。
    • 从网络的作用范围可将网络类别划分为： 个人局域网（Personal Area Network, PAN） 、 局域网（Local Area Network, LAN） 城域网（Metropolitan Area Network, MAN） 、 广域网（Wide Area Network, WAN） 、 公用网（ Public Network）、 专用网（Private Network）。
    • 1.网络协议
      • 网络协议是为计算机网络中进行数据交换而建立的规则、标准或约定的集合。（网络设备通信的语言） 网络协议由三个要素组成，分别是语义、语法和时序。
        • 语义是解样控制信息每个部分的含义，它规定了需要发出何种控制信息，完成的动作以及做出什么样的响应； 语法是用户数据与控制信息的结构与格式，以及数据出现的顺序； 时序是对事件发生顺序的详细说明。 人们形象地将这三个要素描述为：语义表示要做什么，语法表示要怎么做，时序表示做的顺序。
      • 1）OSI
        • OSI的目的是为异种计算机互连提供一个共同的基础和标准框架，并为保持相关标准的一致性和兼容性提供共同的参考
        • OSI采用了分层的结构化技术，从下到上共分： 物理层、数据链路层、网络层、传输层、会话层、表示层和应用层。
        • 广域网协议是在OSI参考模型的最下面三层操作，定义了在不同的广域网介质上的通信。
          • 广域网协议主要包括： PPP点对点协议、ISDN综合业务数字网xDSL（ DSL数字用户线路的统称：HDSL、SDSL、MVL、ADSL）DDN数字专线、x.25、FR帧中继、ATM异步传输模式。
        • 在物理上，数据是通过网络来传输的，双方使用会话来表示「应用」。
      • 2）IEEE 802协议族
        • IEEE 802规范定义了网卡如何访问传输介质（如光缆、双绞线、无线等），以及如何在传输介质上传输数据的方法，还定义了传输信息的网络设备之间连接的建立、维护和拆除的途径。 遵循IEEE 802标准的产品包括网卡、桥接器、路由器以及其他一些用来建立局域网络的组件。
        • IEEE 802规范包括： 802.1 （ 802协议概论） 802.2 （逻辑链路控制层LLC协议） 802.3 （以太网的CSMA/CD载波监听多路访问/冲突检测协议） 802.4 （令牌总线Token Bus协议） 802.5（令牌环Token Ring协议） 802.6 （城域网MAN协议） 802.7 （ FDDI宽带技术协议） 802.8 （光纤技术协议） 802.9 （局域网上的语音/数据集成规范） 802.10 （局域网安全互操作标准） 802.11 （无线局域网WLAN标准协议）
      • 3）TCP/IP
        • Internet是一个包括成千上万相互协作的组织和网络的集合体。
        • TCP/IP是Internet的核心。它将OSI的七层简化为四层： ①应用层、表示层、会话层三个层次提供的服务相差不是很大，所以在TCP/IP中，它们被合并为应用层一个层次。 ②由于传输层和网络层在网络协议中的地位十分重要，所以在TCP/IP中它们被作为独立的两个层次。 ③因为数据链路层和物理层的内容相差不多，所以在TCP/IP中它们被归并在网络接口层一个层次里。
          • 应用层协议： FTP （ File Transfer Protocol，文件传输协议） TFTP （ Trivial File Transfer Protocol，简单文件传输协议） HTTP （ Hypertext Transfer Protocol，超文本传输协议） SMTP （ Simple Mail Transfer Protocol，简单邮件传输协议） DHCP （ Dynamic Host Configuration Protocol，动态主机配置协议）Telnet （ 远程登录协议） DNS （ Domain Name System，域名系统） SNMP （ Simple Network Management Protocol，简单网络管理协议）。
          • 传输层协议，分别是TCP和UDP（ User Datagram Protocol,用户数据报协议），这些协议负责提供流量控制、错误校验和排序服务。
          • 网络层主要有IP、ICMP （ Internet Control Message Protocol,网际控制报文协议）、IGMP （ Internet Group Management Protocol,网际组管理协议）、ARP （ Address Resolution Protocol,地址解析协议）和 RARP （ Reverse Address Resolution Protocol，反向地址解析协议） 这些协议处理信息的路由和主机地址解析。
          • 由于网络接口层兼并了物理层和数据链路层，所以网络接口层既是传输数据的物理媒介，也可以为网络层提供一条准确无误的线路。
        • 子主题
    • 2. 软件定义网络
      • 软件定义网络（Software Defined Network, SDN） 是一种新型网络创新架构，是网络虚拟化的一种实现方式，它可通过软件编程的形式定义和控制网络，其通过将网络设备的控制面与数据面分离开来，从而实现了网络流量的灵活控制，使网络变得更加智能，为核心网络及应用的创新提供了良好的平台。
      • SDN的整体架构由下到上（由南到北）分为数据平面、控制平面和应用平面，具体如图2-1所示。
        • 利用分层的思想，SDN将数据与控制相分离。 数据平面由交换机等网络通用硬件组成，各个网络设备之间通过不同规则形成的SDN数据通路连接； 控制平面包含了逻辑上为中心的SDN控制器，它掌握着全局网络信息，负责各种转发规则的控制； 应用平面包含着各种基于SDN的网络应用，用户无须关心底层细节就可以编程、部署新应用。
          • SDN中的接口具有开放性，以控制器为逻辑中心，南向接口负责与数据平面进行通信，北向接口负责与应用平面进行通信，东西向接口负责多控制器之间的通信。
    • 3. 第五代移动通信技术
      • 第五代移动通信技术（ 5th Generation Mobile Communication Technology, 5G） 是具有高速率、低时延和大连接特点的新一代移动通信技术。
      • 国际电信联盟(ITU)定义了5G的八大指标，与4G的对比如表2-1所示。
      • 国际电信联盟（ITU） 定义了 5G的三大类应用场景： 增强移动宽带（eMBB）、超高可靠低时延通信（uRLLC）、海量机器类通信（mMTC） 。 增强移动宽带主要面向移动互联网流量爆炸式增长，为移动互联网用户提供更加极致的应用体验； 超高可靠低时延通信主要面向工业控制、远程医疗、自动驾驶等对时延和可靠性具有极高要求的垂直行业应用需求； 海量机器类通信主要面向智慧城市、智能家居、环境监测等以传感和数据采集为目标的应用需求。
  • 2.1.3 存储和数据库
    • 1. 存储技术
    • 2. 数据结构模型
      • 数据结构模型是数据库系统的核心。数据结构模型描述了在数据库中结构化和操纵数据的方法。
        • 模型的结构部分规定了数据如何被描述（例如树、表等）。
        • 模型的操纵部分规定了数据的添加、删除、显示、维护、打印、查找、选择、排序和更新等操作。
      • 常见的数据结构模型有三种：层次模型、网状模型和关系模型，层次模型和网状模型又统称为格式化数据模型。
        • 层次模型是数据库系统最早使用的一种模型，它用“树”结构表示实体集之间的关联，其中实体集（用矩形框表示）为结点，而树中各结点之间的连线表示它们之间的关联。
          • 子主题
        • 网状数据库系统釆用网状模型作为数据的组织方式。网状模型用网状结构表示实体类型及其实体之间的联系。
          • 子主题
        • 关系模型是在关系结构的数据库中用二维表格的形式表示实体以及实体之间的联系的模型。
          • 子主题
    • 3. 常用数据库类型
      • 数据库根据存储方式可以分为关系型数据库(SQL)和非关系型数据库(Not Only SQL，NoSQL)。
      • 1）关系型数据库
        • 关系数据库系统采用关系模型作为数据的组织方式。关系数据库是在一个给定的应用领域中，所有实体及实体之间联系的集合。 关系型数据库支持事务的ACID原则，即原子性(Atomicity)、一致性(Consistency)、隔离性(Isolation),持久性(Durability)，这四种原则保证在事务过程当中数据的正确性。
        • 主流的关系型数据库有： Oracle、DB2、MySQL、Microsoft SQL Server、Microsoft Access等多个品种。
      • 2）非关系型数据库
        • 非关系型数据库是分布式的、非关系型的、不保证遵循ACID原则的数据存储系统。 NoSQL数据存储不需要固定的表结构，通常也不存在连接操作。在大数据存取上具备关系型数据库无法比拟的性能优势。
        • 常见的非关系数据库分为： 键值存储(key-value stores) 列式存储(column-family stores) 文档存储(document stores) 图数据库(graph databases)
      • 3）不同存储方式数据库的优缺点
    • 4. 数据仓库
      • 传统的数据库系统中缺乏决策分析所需的大量历史数据信息，因为传统的数据库一般只保留当前或近期的数据信息。 为了满足中高层管理人员预测、决策分析的需要，在传统数据库的基础上产生了能够满足预测、决策分析需要的数据环境一数据仓库。
      • 常见的数据仓库的体系结构如图2-2所示
      • 数据仓库基础概念: 清洗/转换/加载（Extract/Transformation/Load, ETL） 元数据 粒度 分割 数据集市 操作数据存储（Operation Data Store, ODS） 数据模型 人工关系
        • •清洗/转换/加载（Extract/Transformation/Load，ETL）：用户从数据源抽取岀所需的数据，经过数据清洗、转换，最终按照预先定义好的数据仓库模型，将数据加载到数据仓库中去。
        • •元数据：关于数据的数据，指在数据仓库建设过程中所产生的有关数据源定义、目标定义、转换规则等相关的关键数据。同时元数据还包含关于数据含义的商业信息。典型的元数据包括：数据仓库表的结构、数据仓库表的属性、数据仓库的源数据（记录系统）、从记录系统到数据仓库的映射、数据模型的规格说明、抽取日志和访问数据的公用例行程序等。
        • •粒度：数据仓库的数据单位中保存数据的细化或综合程度的级别。细化程度越高，粒度级就越小；相反，细化程度越低，粒度级就越大。
        • •分割：结构相同的数据被分成多个数据物理单元。任何给定的数据单元属于且仅属于一个分割。
        • •数据集市：小型的，面向部门或工作组级的数据仓库。
        • •操作数据存储（Operation Data Store,ODS）:能支持组织日常的全局应用的数据集合，是不同于DB的一种新的数据环境，是DW扩展后得到的个混合形式。它具有四个基本特点：面向主题的、集成的、可变的、当前或接近当前的。
        • •数据模型：逻辑数据结构，包括由数据库管理系统为有效进行数据库处理提供的操作和约束；用于表示数据的系统。
        • •人工关系：在决策支持系统环境中用于表示参照完整性的一种设计技术。
      • 数据仓库是一个面向主题的、集成的、非易失的目.随时间变化的数据集合，用于支持管理决策。
        • （1）数据源。它是数据仓库系统的基础，是整个系统的数据源泉。通常包括组织内部信息和外部信息。
          • 内部信息包括存放于关系型数据库管理系统中的各种业务处理数据和各类文档数据。
          • 外部信息包括各类法律法规、市场信息和竞争对手的信息等。
        • （2）数据的存储与管理。它是整个数据仓库系统的核心。数据仓库的真正关键是数据的存储和管理。
        • （3）联机分析处理（On-Line Analytic Processing,OLAP）服务器。OLAP对分析需要的数据进行有效集成，按多维模型予以组织，以便进行多角度、多层次的分析，并发现趋势。
        • （4）前端工具。前端工具主要包括各种査询工具、报表工具、分析工具、数据挖掘工具以及各种基于数据仓库或数据集市的应用开发工具。
  • 2.1.4 信息安全
    • 信息安全问题主要表现：计算机病毒泛滥、恶意软件的入侵、黑客攻击、利用计算机犯罪、网络有害信息泛滥、个人隐私泄露等。
    • 1.信息安全基础
      • 保密性(Confidentiality)：信息不被未授权者知晓的属性。 完整性(Integrity)：信息是正确的、真实的、未被篡改的、完整无缺的属性。 可用性(Availability)：信息可以随时正常使用的属性。
      • 安全划分为四个层次：设备安全、数据安全、内容安全、行为安全。
      • 信息系统安全包括：计算机设备安全、网络安全、操作系统安全、数据库系统安全和应用系统安全等。
      • 网络安全技术包括：防火墙、入侵检测与防护、VPN、安全扫描、网络蜜罐技术、用户和实体行为分析技术等。
    • 2. 加密解密 为了保证信息的安全性，就需要釆用信息加密技术对信息进行伪装，使得信息非法窃取者无法理解信息的真实含义
      • 发信者将明文数据加密，然后将密文送入网络传输或存入计算机文件，而且只给合法收信者分配密钥。 合法收信者接收到密文后，实行与加密变换相逆的变换，去掉密文的伪装并恢复出明文，这一过程称为解密(Decryption)。解密在解密密钥的控制下进行。用于解密的一组数学变换称为解密算法。
      • 加密技术包括两个元素：算法和密钥。
        • 密钥加密技术的密码体制分为对称密钥体制和非对称密钥体制两种。相应地，对数据加密的技术分为两类，即对称加密（私人密钥加密）和非对称加密（公开密钥加密）。
        • 对称加密以数据加密标准（Data Encryption Standard, DES） 算法为典型代表，非对称加密通常以RSA （ Rivest Shamir Adleman） 算法为代表。 对称加密的加密密钥和解密密钥相同，而非对称加密的加密密钥和解密密钥不同，加密密钥可以公开，而解密密钥需要保密。
    • 3.安全行为分析技术
      • 用户和实体行为分析（ User and Entity Behavior Analytics，UEBA） 提供了用户画像及基于各种分析方法的异常检测结合基本分析方法（利用签名的规则、模式匹配、简单统计、阈值等）和高级分析方法（监督和无监督，的机器学习等），用打包分析来评估用户和其他实体（主机、应用程序、网络、数据库等），发现与用户或实体标准画像或行为异常的活动所相关的潜在事件。
      • UEBA以用户和实体为对象，利用大数据，结合规则以及机器学习模型，并通过定义此类基线，对用户和实体行为进行分析和异常检测，尽可能快速地感知内部用户和实体的可疑或非法行为。
      • UEBA是一个完整的系统，涉及算法、工程等检测部分，以及用户与实体风险评分排序、调查等用户交换和反馈。从架构上来看，UEBA系统通常包括数据获取层、算法分析层和场景应用层。
    • 4.网络安全态势感知
      • 网络安全态势感知（Network Security Situation Awareness）是在大规模网络环境中，对能够引起网络态势发生变化的安全要素进行获取、理解、显示，并据此预测未来的网络安全发展趋势。
      • 网络安全态势感知的关键技术主要包括：海量多元异构数据的汇聚融合技术、面向多类型的网络安全威胁评估技术、网络安全态势评估与决策支撑技术、网络安全态势可视化等。
  • 2.1.5 信息技术的发展
    • 软硬件方面，向超高速、超小型、平行处理、智能化的方向发展，硬件体积越来越小、速度越来越高、容量越来越大、功耗越来越低、可靠性越来越高。软件越来越丰富，功能越来越强大，“软件定义一切”概念成为当前发展的主流。
    • 网络方面 ，5G成为当前的主流，面向物联网、低时延场景的窄带物联网和增强型机器类型通信、工业物联网和低延时高可靠通信等技术，将进一步得到充分发展。
    • 存储和数据库方面 ，数据存储结构也越来越灵活多样，日益变革的新兴业务需求驱使数据库及应用系统的存在形式愈发丰富，数据库技术不断向着模型拓展、架构解耦的方向演进。
    • 在信息安全方面，传统计算机安全理念将过渡到以可信计算理念为核心的计算机安全，由网络普及应用引发的技术与应用模式的变革，正在进一步推动信息安全网络化关键技术的创新；同时信息安全标准的研究与制定，信息安全产品和服务的集成和融合，正引领着当前信息安全技术朝着标准化和集成化的方向发展。
• 2.3本章练习
  • 1.选择题
    • （1）关于信息技术的描述，不正确的是 。 A.信息技术是研究如何获取信息、处理信息、传输信息和使用信息的技术 B.信息技术是信息系统的前提和基础，信息系统是信息技术的应用和体现 C.信息、信息化以及信息系统都是信息技术发展不可或缺的部分 D.信息技术是在信息科学的基本原理和方法下的关于一切信息的产生、信息的传输、信息的转化应用技术的总称 参考答案：D
    • （2） 关键技术主要涉及传感器技术、传感网和应用系统架构等。 A.物联网 B.云计算 C.大数据 D.人工智能 参考答案：A
    • （3 ） 关键技术主要涉及机器学习、自然语言处理、专家系统等技术。 A.物联网 B.云计算 C.大数据 D.人工智能 参考答案：D
    • （4）关于云计算的描述，不正确的是 。 A.云计算可以通过宽带网络连接，用户需要通过宽带网络接入“云”中并获得有关的服务，“云”内节点之间也通过内部的高速网络相连 B.云计算可以快速、按需、弹性服务，用户可以按照实际需求迅速获取或释放资源,并可以根据需求对资源进行动态扩展 C.按照云计算服务提供的资源层次，可以分为基础设施即服务和平台即服务两种服务类型 D.云计算是一种基于并高度依赖Internet，用户与实际服务提供的计算资源相分离，集合了大量计算设备和资源，并向用户屏蔽底层差异的分布式处理架构 参考答案：C
    • （5）区块链有以下几种特性：多中心化、多方维护、时序数据、智能合约、开放共识、安全可信和 。 A.可回溯性 B.不可篡改 C.周期性 D.稳定性 参考答案：B
    • （6）虚拟现实技术的主要特征包括：沉浸性、交互性、多感知性、构想性和 。 A.自主性 B.抗否认性 C.可审计性 D.可靠性 参考答案：A
  • 2.思考题
    • （1）请概述云计算的主要服务模式有哪些。 参考答案：云计算的服务模式分为IaaS、PaaS、SaaS以及Daas
    • （2）请简述大数据的技术架构是什么。 参考答案：大数据技术架构主要包含大数据获取技术、分布式数据处理技术和大数据管理技术，以及大数据应用和服务技术。
    • （3）请简述区块链的共识机制。 参考答案：区块链的共识机制的思想：在没有中心点总体协调的情况下，当某个记账节点提议区块数据增加或减少，并把该提议广播给所有的参与节点，所有节点要根据一定的规则和机制，对这一提议是否能够达成一致进行计算和处理。
• 2.2 新一代信息技术及应用
  • 信息技术在智能化、系统化、微型化、云端化的基础上不断融合创新，促进了物联网、云计算、大数据、区块链、人工智能、虚拟现实等新一代信息技术的诞生。新一代信息技术与信息资源充分开发利用形成的新模式、新业态等，是信息化发展的主要趋势，也是信息系统集成领域未来的重要业务范畴。
  • 2.2.1 物联网
    • 物联网(The Internet of Things)是通过信息传感设备，按约定的协议将任何物品与互联网相连接，进行信息交换和通信，以实现智能化识别、定位、跟踪、监控和管理的网络。 物联网主要解决物品与物品(Thing to Thing, T2T)、人与物品(Human to Thing, H2T)、人与人(Human to Human, H2H)之间的互连。另外，许多学者在讨论物联网时经常会引入M2M的概念：可以解释为人与人(Man to Man)、人与机器(Man to Machine)或机器与机器(Machine to Machine)。
    • 1.技术基础：
      • 物联网架构可分为三层：感知层、网络层和应用层。
        • 感知层由各种传感器构成，包括温度传感器，二维码标签、RFID标签和读写器，摄像头，GPS等感知终端。感知层是物联网识别物体、釆集信息的来源。 网络层由各种网络，包括互联网、广电网、网络管理系统和云计算平台等组成，是整个物联网的中枢，负责传递和处理感知层获取的信息。 应用层是物联网和用户的接口，它与行业需求结合以实现物联网的智能应用。
    • 2.关键技术
      • 传感器技术、传感网和应用系统框架。
        • 1）传感器技术 传感器是一种检测装置，它能“感受”到被测量的信息，并能将检测到的信息按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。它是实现自动检测和自动控制的首要环节，也是物联网获取物理世界信息的基本手段。
        • 2）传感网 微机电系统（Micro- Electro - Mechanical Systems,MEMS）是由微传感器、微执行器、信号处理和控制电路、通信接口和电源等部件组成的一体化的微型器件系统。其目标是把信息的获取、处理和执行集成在一起，组成具有多功能的微型系统，集成于大尺寸系统中，从而大幅地提高系统的自动化、智能化和可靠性水平。
        • 3）应用系统框架 物联网应用系统框架是一种以机器终端智能交互为核心的、网络化的应用与服务。它将使对象实现智能化的控制，涉及5个重要的技术部分：机器、传感器硬件、通信网络、中间件和应用。
    • 3.应用与发展
      • 在工业、农业、环境、交通、物流、安保等基础设施领域的应用，有效地推动了这些方面的智能化发展，使得有限的资源能更加合理地使用分配，从而提高了行业效率、效益； 在家居、医疗健康、教育、金融与服务业、旅游业等与生活息息相关领域的应用，通过与社会科学和社会治理的充分融合创新，实现了服务范围、服务方式和服务质量等方面的巨大变革和进步。
  • 2.2.2 云计算
    • 云计算(Cloud Computing)是分布式计算的一种，通过网络“云”将巨大的数据计算处理程序分解成无数个小程序，然后通过由多部服务器组成的系统进行处理和分析这些小程序得到结果并返回给用户。
    • 1.技术基础
      • 按照云计算服务提供的资源层次，可以分为： 基础设施即服务(Infrastructure as a Service, IaaS)、平台即服务(Platform as a Service, PaaS)和软件即服务(Software as a Service, SaaS) 三种服务类型。
        • 云计算服务的类型 IaaS（基础设施即服务） 提供计算机能力、存储空间等基础方面的服务 PaaS（平台即服务） 提供虚拟的操作系统、数据库管理系统、Web应用等平台化服务。 SaaS（软件即服务） 提供应用软件、组件、工作流等虚拟化软件的服务，如CRM，在线办公软件等。 补充：DaaS表示数据即服务，在日常运营中生成、累积的用户网络数据。利用这些数据为用户决策提供依据，将数据可以转化为财富。
    • 2.关键技术：
      • 虚拟化技术、云存储技术、多租户和访问控制管理、云安全技术等。
        • 1）虚拟化技术 虚拟化是一个广义术语，在计算机领域通常是指计算元件在虚拟的基础上而不是真实的基础上运行。
          • 容器（Container）技术是一种全新意义上的虚拟化技术，属于操作系统虚拟化的范畴，也就是由操作系统提供虚拟化的支持。
        • 2）云存储技术 云存储技术是基于传统媒体系统发展而来的一种全新信息存储管理方式，该方式整合应用了计算机系统的软硬件优势，可较为快速、高效地对海量数据进行在线处理，通过多种云技术平台的应用，实现了数据的深度挖掘和安全管理。 分布式文件系统作为云存储技术中的重要组成部分，在维持兼容性的基础上，对系统复制和容错功能进行提升。
        • 3）多租户和访问控制管理 云计算环境下访问控制的研究是伴随着云计算的发展而开始的，访问控制管理是云计算应用的核心问题之一。云计算访问控制的研究主要集中在云计算访问控制模型、基于ABE密码体制的云计算访问控制、云中多租户及虚拟化访问控制研究。
        • 4）云安全技术 云安全研究主要包含两个方面的内容，一是云计算技术本身的安全保护工作，涉及相应的数据完整性及可用性、隐私保护性以及服务可用性等方面的内容：二是借助于云服务的方式来保障客户端用户的安全防护需求，通过云计算技术来实现互联网安全，涉及基于云计算的病毒防治、木马检测技术等。
    • 3.应用与发展
      • 当组织大量的工作负载部署在云端，新的问题则会显现： ①虽然云端己经能提供相当高的可用性，但为了避免单一供应商出现故障时的风险，关键应用仍须架设必要的技术冗余； ②当业务规模较大时，从商业策略角度看，也需要避免过于紧密的厂商绑定，以寻求某种层面的商业制衡和主动权。
      • “创新、垂直、混合、生态”这四大趋势伴随云计算快速发展。
  • 2.2.3 大数据
    • 大数据(Big Data)指无法在一定时间范围内用常规软件工具进行捕捉、管理和处理的数据集合，是具有更强的决策力、洞察发现力和流程优化能力的海量、高增长率和多样化的信息资产。
    • 1.技术基础
      • 大数据从数据源到最终价值实现一般需要经过数据准备、数据存储与管理、数据分析和计算、数据治理和知识展现等过程，涉及数据模型、处理模型、计算理论以及与其相关的分布计算、分布存储平台技术、数据清洗和挖掘技术、流式计算和增量处理技术、数据质量控制等方面的研究。特征包括：数据海量，数据类型多样，数据价值密度低，数据处理速度快。
    • 2.关键技术
      • 大数据技术架构主要包含大数据获取技术、分布式数据处理技术和大数据管理技术，以及大数据应用和服务技术。
        • 1)大教据获取技术 目前，大数据获取的研究主要集中在数据釆集、整合和清洗三个方面。数据采集技术实现数据源的获取，然后通过整合和清理技术保证数据质量。 数据采集技术主要是通过分布式爬取、分布式高速高可靠性数据采集、高速全网数据映像技术，从网站上获取数据信息。除了网絡中包含的内容之外，对于网络流量的釆集可以使用DPI或DFI等带宽管理技术进行处理。 数据整合技术是在数据釆集和实体识别的基础上，实现数据到信息的高质量整合。 数据清洗技术一般根据正确性条件和数据约束规则，清除不合理和错误的数据，对重要的信息进行修复，保证数据的完整性。
        • 2）分布式数据处理技术 分布式计算是随着分布式系统的发展而兴起的，其核心是将任务分解成许多小的部分，分配给多台计算机进行处理，通过并行工作的机制，达到节约整体计算时间，提高计算效率的目的。
        • 3）大数据管理技术 大数据管理技术主要集中在大数据存储、大数据协同和安全隐私等方面。
        • 4）大数据应用和服务技术 大数据应用和服务技术主要包含分析应用技术和可视化技术。
          • 大数据分析应用主要是面向业务的分析应用。
          • 可视化通过交互式视觉表现的方式来帮助人们探索和理解复杂的数据。
    • 3.应用与发展
      • 在工业、农业、环境、交通、物流、如何快速对数量巨大、来源分散、格式多样的数据进行采集、存储和关联分析，从中发现新知识、创造新价值、提升新能力的新一代信息技术和服务业态。
        • 在互联网行业，网络的广泛应用和社交网络已深入到社会工作、生活的方方面面，海量数据的产生、应用和服务一体化。
        • 在政府的公共数据领域，结合大数据的采集、治理和集成，将各个部门搜集的信息进行剖析和共享，能够发现管理上的纰漏，提高执法水平，增进财税增收和加大市场监管程度，大大改变政府管理模式、节省政府投资、增强市场管理，提高社会治理水平、城市管理能力和人民群众的服务能力。
        • 在金融领域，大数据征信是重要的应用领域。
        • 在工业领域，结合海量的数据分析，能够为工业生产过程提供准确的指导
        • 在社会民生领域，大数据的分析应用能够更好地为民生服务。
  • 2.2.4 区块链
    • 区块链技术具有多中心化存储、隐私保护、防篡改等特点，提供了开放、分散和容错的事务机制，成为新一代匿名在线支付、汇款和数字资产交易的核心，被广泛应用于各大交易平台，为金融、监管机构、科技创新、农业以及政治等领域带来了深刻的变革。
    • 1.技术基础
      • 区块链概念可以理解为以非对称加密算法为基础，以改进的默克尔树(Merkle Tree)为数据结构，使用共识机制、点对点网络、智能合约等技术结合而成的一种分布式存储数据库技术。
      • 区块链分为公有链(Public Blockchain) 、联盟链(Consortium Blockchain) 、私有链(Private Blockchain）和混合链（ Hybrid Blcokchain）四大类。
      • 区块链典型特征 多中心化、多方维护、时序数据、智能合约、不可篡改、开放共识、安全可信
        • •多中心化：链上数据的验证、核算、存储、维护和传输等过程均依赖分布式系统结构，运用纯数学方法代替中心化组织机构在多个分布式节点之间构建信任关系，从而建立可信的分布式系统。
        • •多方维护：激励机制可确保分布式系统中的所有节点均可参与数据区块的验证过程，并通过共识机制选择特定节点将新产生的区块加入到区块链中。
        • •时序数据：区块链运用带有时间戳信息的链式结构来存储数据信息，为数据信息添加时间维度的属性，从而可实现数据信息的可迫溯性。
        • •智能合约：区块链技术能够为用户提供灵活可变的脚本代码，以支持其创建新型的智能合约。
        • •不可篡改：在区块链系统中，因为相邻区块间后序区块可对前序区块进行验证，若篡改某一区块的数据信息，则需递归修改该区块及其所有后序区块的数据信息，然而每一次哈希的重新计算代价是巨大的，且须在有限时间内完成，因此可保障链上数据的不可篡改性。
        • •开放共识：在区块链网络中，每台物理设备均可作为该网络中的一个节点，任意节点可自由加入且拥有一份完整的数据库拷贝。
        • •安全可信：数据安全可通过基于非对称加密技术对链上数据进行加密来实现，分布式系统中各节点通过区块链共识算法所形成的算力来抵御外部攻击、保证链上数据不被篡改和伪造，从而具有较高的保密性、可信性和安全性。
    • 2.关键技术
      • 分布式账本、加密算法、共识机制。
        • 1）分布式账本 分布式账本是区块链技术的核心之一。
        • 2）加密算法 区块数据的加密是区块链研究和关注的重点，其主要作用是保证区块数据在网络传输、存储和修改过程中的安全。
        • 3）共识机制 在区块链的典型应用——数字货币中，面临着一系列安全和管理问题，这些问题就是所谓的区块链共识问题。 区块链共识问题需要通过区块链的共识机制来解决。 区块链的共识机制的思想是：在没有中心点总体协调的情况下，当某个记账节点提议区块数据增加或减少，并把该提议广播给所有的参与节点，所有节点要根据一定的规则和机制，对这一提议是否能够达成一致进行计算和处理。 根据区块链不同应用场景中各种共识机制的特性，共识机制分析可基于： •合规监管：是否支持超级权限节点对全网节点、数据进行监管。 •性能效率：交易达成共识被确认的效率。 •资源消耗：共识过程中耗费的CPU、网络输入输出、存储等资源。 •容错性：防攻击、防欺诈的能力。
    • 3.应用与发展
      • ① 区块链将成为互联网的基础协议之一 ② 区块链架构的不同分层将承载不同的功能 ③ 区块链的应用和发展呈螺旋式上升趋势。如同互联网的发展一样，在发展过程中会经历过热甚至泡沫阶段，并以颠覆式的技术改变融合传统产业。
  • 2.2.5 人工智能
    • 人工智能是指研究和开发用于模拟、延伸和扩展人类智能的理论、方法、技术及应用系统的一门技术科学。
    • 1.技术基础
      • 人工智能从产生到现在，其发展历程经历了6个主要阶段： 起步发展期（1956年至20世纪60年代初）、 反思发展期（20世纪60年代至20世纪70年代初）、 应用发展期（20世纪70年代初至20世纪80年代中）、 低迷发展期（20世纪80年代中至20世纪90年代中）、 稳步发展期（20世纪90年代中至2010年）、 蓬勃发展期（2011年至今）。
      • 从当前的人工智能技术进行分析可知，其在技术研究方面主要聚焦在热点技术、共性技术和新兴技术三个方面。
        • 其中以机器学习为代表的基础算法的优化改进和实践，以及迁移学习、强化学习、多核学习和多视图学习等新型学习方法是研究探索的热点；自然语言处理相关的特征提取、语义分类、词嵌入等基础技术和模型研究，以及智能自动问答、机器翻译等应用研究也取得诸多的成果；以知识图谱、专家系统为逻辑的系统化分析也在不断地取得突破，大大拓展了人工智能的应用场景，对人工智能未来的发展具有重要的潜在影响。
    • 2.关键技术
      • 人工智能的关键技术主要涉及机器学习、自然语言处理、专家系统等技术，随着人工智能应用的深入，越来越多新兴的技术也在快速发展中。
      • 机器学习、自然语言处理、专家系统
        • 1）机器学习 机器学习是一种自动将模型与数据匹配，并通过训练模型对数据进行“学习”的技术。
        • 2）自然语言处理 自然语言处理（Natural Language Processing,NLP）是计算机科学领域与人工智能领域中的一个重要方向。它研究能实现人与计算机之间用自然语言进行有效通信的各种理论和方法。
        • 3）专家系统 专家系统是一个智能计算机程序系统，通常由人机交互界面、知识库、推理机、解释器、综合数据库、知识获取等6个部分构成。简而言之，专家系统是一种模拟人类专家解决领域问题的计算机程序系统。
    • 3.应用与发展
      • 1）从人工智能向人机混合智能发展 2）从“人工+智能”向自主智能系统发展 3）人工智能将加速与其他学科领域交叉渗透 4）人工智能产业将蓬勃发展 5）工智能的社会学将提上议程
  • 2.2.6 虚拟现实
    • 自从计算机创造以来，计算机一直是传统信息处理环境的主体，这与人类认识空间及计算机处理问题的信息空间存在不一致的矛盾，如何把人类的感知能力和认知经历及计算机信息处理环境直接联系起来，是虚拟现实产生的重大背景。如何建立一个能包容图像、声音、化学气味等多种信息源的信息空间，将其与视觉、听觉、嗅觉、口令、手势等人类的生活空间交叉融合，虚拟现实的技术应运而生。
    • 1.技术基础
      • 在硬件方面，需要高性能的计算机软硬件和各类先进的传感器；在软件方面，主要是需要提供一个能产生虚拟环境的工具集。 虚拟现实技术的主要特征包括沉浸性、交互性、多感知性、构想性(也称想象性)和自主性。
    • 2.关键技术
      • 人机交互技术、传感器技术、动态环境建模技术、系统集成技术。
    • 3.应用与发展
      • 1）硬件性能优化迭代加快 2）网络技术的发展有效助力其应用化的程度 3）虚拟现实产业要素加速融通 4）元宇宙等新兴概念为虚拟现实技术带来新的商业理念并带动相关产业跃迁升级。